پژوهشگران نقشه مولکولی تعاملی بدن انسان به نام COmics را ایجاد کرده‌اند که بر اساس داده‌های گسترده “مولتیومیکس“ طراحی شده است. این ابزار به دانشمندان امکان می‌دهد فرآیندها و ویژگی‌های مولکولی مرتبط با بیماری‌هایی مانند دیابت را بررسی کنند و پتانسیل چشمگیری برای کشفیات آینده ارائه می‌دهد.
Multiomics یک رویکرد جدید است که در آن مجموعه داده های گروه های مختلف omic در طول تجزیه و تحلیل ترکیب می شوند. استراتژی های مختلف omic که در طول مولتیومیکس به کار می روند عبارتند از: ژنوم، پروتئوم، ترانسکریپتوم، اپی ژنوم و میکروبیوم.
دانشمندان ویِل کرنل مدیسین در قطر (WCM-Q) با تجزیه و تحلیل هزاران مولکول از نمونه‌های خون، ادرار، و بزاق که از ۳۹۱ داوطلب جمع‌آوری شده‌اند، نقشه‌ای دقیق از بدن انسان و فرآیندهای پیچیده فیزیولوژیکی آن توسعه داده‌اند.
داده‌های جمع‌آوری‌شده به یک ابزار تعاملی و بصری قدرتمند تحت وب به نام Connecting Omics (Comics) تبدیل شد. این ابزار برای بررسی ساختار پیچیده مولکولی انسان و شناسایی ویژگی‌های زیرساختی مرتبط با بیماری‌های مختلف طراحی شده است.
فرآیندهای مولکولی بدن انسان به واکنش‌ها و تعاملات شیمیایی که درون سلول‌ها و بین سلول‌های مختلف رخ می‌دهند، اشاره دارد. این فرآیندها شامل عملکردهای حیاتی زیر می‌شوند:
– تکثیر DNA
– سنتز پروتئین‌ها
– تولید انرژی
– ارتباطات سلولی
– مسیرهای متابولیکی متنوع
این فعالیت‌ها با تعاملات پیچیده پروتئین-پروتئین، پروتئین-DNA، و پروتئین-RNA تنظیم می‌شوند که در نهایت عملکردهای حیاتی بدن را امکان‌پذیر می‌کنند.
- جزئیات و پیشینه مطالعه
این مطالعه جامع که در تاریخ ۱۹ آگوست در مجله Nature Communications منتشر شد، داده‌های ۱۲ ساله را از مطالعه متابولومیکس قطر در زمینه دیابت (QMDiab) گردآوری کرده است. QMDiab یک مطالعه مورد-شاهدی درباره دیابت در جمعیت چند قومیتی قطر است که عمدتاً شامل افراد با پیشینه‌های عربی، فیلیپینی و هندی می‌شود.
دکتر Karsten Suhre، نویسنده ارشد مقاله، استاد فیزیولوژی و بیوفیزیک و عضو مؤسسه پزشکی دقیق انگلندر می‌گوید: «ایده ما این بود که همه آنچه را که در بیش از یک دهه پژوهش مولتیومیکس آموخته‌ایم، کنار هم قرار دهیم تا یک مدل جامع مولکولی از بدن انسان و فرآیندهای آن ایجاد کنیم»
او افزود: «این ابزار مرجع به‌صورت رایگان در دسترس محققانی است که می‌خواهند نحوه عملکرد بدن انسان را در سطح مولکولی بررسی کنند و همچنین برای شکل‌گیری فرضیه‌هایی که می‌توان با آزمایش آن‌ها را بررسی کرد، مفید است.»
- جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها
پژوهشگران با همکاری مؤسسه پزشکی حمد نمونه‌های متعدد خون، ادرار و بزاق از داوطلبان با و بدون دیابت جمع‌آوری کردند. این نمونه‌ها سپس با استفاده از ۱۸ پلتفرم تحلیلی پیشرفته بررسی شدند و یک مجموعه داده بسیار غنی با ۶۳۰۰ نقطه داده مولکولی فردی ارائه دادند.
این داده‌ها شامل موارد زیر بودند:
– اطلاعات ژنومی (DNA)
– ترانسکریپتوم (RNA)
– پروتئین‌ها
– متابولیت‌ها مانند آمینواسیدها، قندها و چربی‌ها
علاوه بر این، اطلاعات مربوط به انواع ژنتیکی، سایت‌های متیلاسیون DNA و بیان ژنی برای هر یک از شرکت‌کنندگان مشخص شد.
این رویکرد به پژوهشگران اجازه داد تا ارتباطات و مسیرهایی را شناسایی کنند که ویژگی‌های ژنتیکی را به پروتئین‌های خاص، فرآیندهای متابولیکی و بیماری‌ها مرتبط می‌سازد.
آن‌ها سپس با دقت فراوان، حجم عظیمی از داده‌های تمام افراد را در یک ابزار آنلاین تحت وب ادغام کردند که به‌عنوان رابطی برای “انسان مولکولی” یعنی توصیف مولکولی از بدن انسان عمل می‌کند.
- رویکرد مولتیومیکس و اهمیت آن
رویکرد ترکیب پژوهش‌های ژنومیک، ترانسکریپتومیک، متابولومیک، پروتئومیک و سایر حوزه‌های موسوم به «-اُمیکس» به عنوان «مولتیومیکس» (multiomics) شناخته می‌شود. این رویکرد در سال‌های اخیر به‌عنوان یک استراتژی کلیدی برای پژوهشگران زیست‌پزشکی مطرح شده است که هدف آن درک واقعی عملکرد بدن انسان و بیماری‌ها است. این رویکرد بینش‌هایی ارائه می‌دهد که می‌توانند به توسعه روش‌های درمانی جدید دارویی منجر شوند.
این مطالعه پروتئین‌ها و متابولیت‌هایی را شناسایی و توصیف کرد که به‌عنوان نشانگرهای زیرگونه‌های دیابت نوع ۲ عمل می‌کنند، و اطلاعات جدیدی درباره شیوه‌های مختلف بروز این بیماری ارائه داد.
دکتر Anna Halama، نویسنده اصلی مقاله و استادیار پژوهشی در فیزیولوژی و بیوفیزیک، گفت:
«رویکرد اُمیکس تلفیقی ما، نمای کلی از ارتباطات میان ویژگی‌های مولکولی مختلف و ارتباط آن‌ها با “فنوتیپ” فرد _یعنی ویژگی‌های قابل مشاهده‌ای مانند ظاهر فیزیکی، فرآیندهای بیوشیمیایی و رفتارها_ ارائه می‌دهد.»
وی افزود: «مقیاس داده‌های ادغام‌شده در ابزار وب COmics دسترسی به صدها هزار مسیر و ارتباط را برای پژوهشگران ممکن می‌سازد، و این ظرفیت عظیمی برای کشف و تحقیق ایجاد می‌کند.»
فنوتیپ به صفات قابل مشاهده فرد مانند قد، رنگ چشم و گروه خونی اشاره دارد. فنوتیپ یک فرد توسط ترکیب ژنومی (ژنوتیپ) و عوامل محیطی تعیین می شود.
References:
- https://scitechdaily.com/12-years-in-the-making-groundbreaking-human-molecular-map-reveals-secrets-of-the-body/
- https://www.news-medical.net/
- https://www.genome.gov/
